一种图书馆智能存取书小车的制作方法
【专利摘要】一种图书馆智能存取书小车，包括带有存书抽屉的车体，车体内有发动机和液压油罐，所述车体顶部通过机械臂连接机械手，其中所述机械臂共有三级，一级伸缩臂连接车体顶部和二级伸缩臂的一端，二级伸缩臂的另一端连接末级伸缩臂的一端，末级伸缩臂的另一端连接机械手，所述发动机和液压油罐连接PLC控制器，所述机械手上安装有与PLC控制器相连接的图书条形码扫描器，本发明可以进行不间断工作，并且上架速度快，不会出现错误。
【专利说明】一种图书馆智能存取书小车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图书馆智能存取书小车。
【背景技术】
[0002]当前的图书馆都采用先进的信息科技，建立了图书馆书目数据库，条码扫描技术实现了图书的信息化管理，方便图书借阅和归还工作。但是图书的借阅量逐年增加，特别是高校的图书馆，图书的归类和上架需要花费大量的人力，这将导致劳动效率低下，劳动强度增大，还可能出现图书摆放位置错误。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种图书馆智能存取书小车，可以进行不间断工作，并且上架速度快，不会出现错误。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]一种图书馆智能存取书小车，包括带有存书抽屉2的车体1，车体1内有发动机7和液压油罐8，所述车体1顶部通过机械臂连接机械手6，其中所述机械臂共有三级，一级伸缩臂3连接车体1顶部和二级伸缩臂4的一端，二级伸缩臂4的另一端连接末级伸缩臂5的一端，末级伸缩臂5的另一端连接机械手6，所述发动机7和液压油罐8连接PLC控制器，所述机械手6上安装有与PLC控制器相连接的图书条形码扫描器。
[0006]所述一级伸缩臂3包括步进电机一 3-1，步进电机一 3-1输出轴连接内齿轮3-4，内齿轮3-4与外齿轮3-5咬合，外齿轮3-5与机械臂一 3-2焊接连接，机械臂二 3_3在机械臂一 3-2中由液压油控制伸缩，液压油由所述液压油罐8提供。
[0007]所述二级机械臂4包括连接在机械臂二 3-3上的步进电机二 4-1，步进电机二 4_1通过内外齿轮传动结构连接机械臂三4-2控制其运动方向，机械臂四4-3在机械臂三4-2中由液压油控制伸缩，液压油由所述液压油罐8提供。
[0008]所述末级伸缩臂5包括连接在机械臂四4-3上的步进电机三5-1，步进电机三5_1连接活塞5-2，活塞5-2通过铰链结构连接机械手6。
[0009]所述存书抽屉2具有唯一编号，每个存书抽屉2连接一个单独的液压伸缩机构控制其开合，控制液压伸缩机构的步进电机连接所述PLC控制器。
[0010]与现有技术相比，本发明利用自动存取小车来代替传统的人工图书取阅和图书上架，首先机械劳动替代大量且繁重的人工体力劳动，减轻图书整理人员的劳动量；其次图书上架和下架通过扫描条码，不会出现取书错误和图书上架位置错误；最后智能存取小车工作速度快，效率高，且可长时间工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明结构示意图。
[0012]图2是图1的左视图。
[0013]图3是一级伸缩臂结构示意图。
[0014]图4是一级伸缩臂与二级伸缩臂连接示意图。
[0015]图5是末级伸缩臂与机械手连接后机械手放开状态示意图。
[0016]图6是末级伸缩臂与机械手连接后机械手6抓取状态示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0018]如图1和图2所示，本发明为用于图书馆的一种智能存取书小车，包括车体1，存书抽屉2，PLC控制器，机械臂，机械手6，发动机7，液压油罐8以及图书条形码扫描器。存书抽屉2具有唯一编号，每个存书抽屉2连接一个单独的液压伸缩机构控制其开合，控制液压伸缩机构的步进电机连接PLC控制器。
[0019]其中机械臂共有三级，发动机7驱动液压油罐8内部液压油完成伸缩动作，一级伸缩臂3连接车体I顶部和二级伸缩臂4的一端，二级伸缩臂4的另一端连接末级伸缩臂5的一端，末级伸缩臂5的另一端连接机械手6，发动机7和液压油罐8连接PLC控制器，机械手6上安装有与PLC控制器相连接的图书条形码扫描器，机械手6可以完成存书和借书的动作。机械手6由液压带动活塞运动，带动铰链和支杆运动，使其伸缩动作。条形码扫描器安装在机械手6中间，当扫描到目标时，传送信息给PLC，然后PLC控制机械臂运动。
[0020]当需要存放图书时，图书管理员把所要存取的图书放入存书抽屉2内部，然后在工作台发送存书指令，PLC控制小车到达书架，存书抽屉2在PLC的控制下按顺序打开，机械手臂带动机械手6抓取存书抽屉2内部的图书，放到跟条码对应的位置。当小车接到取书的指令时，小车按照PLC控制到达目标书架，搜寻数目条码，找到后机械手6抓取。
[0021]如图3所示，一级伸缩臂3包括步进电机一 3-1，步进电机一 3-1输出轴连接内齿轮3-4，内齿轮3-4与外齿轮3-5咬合，外齿轮3-5与机械臂一 3_2焊接连接，机械臂二 3_3在机械臂一 3-2中由液压油控制伸缩，液压油由液压油罐8提供。步进电机一 3-1带动内齿轮3-4旋转，内齿轮3-4带动外齿轮3-5转动，当外齿轮3-5转动时，机械臂一 3_2旋转运动来调节机械手6的方向。步进电机驱动液压油来控制机械臂二 3-3的伸缩，当图书存放位置较高时，一级伸缩臂3进行伸长，长度是机械臂一 3-2的长度加上伸长的机械臂二 3-3。
[0022]如图4所示，二级机械臂4包括连接在机械臂二 3-3上的步进电机二 4_1，步进电机二 4-1通过内外齿轮传动结构连接机械臂三4-2控制其运动方向，机械臂四4-3在机械臂三4-2中由液压油控制伸缩，液压油由液压油罐8提供。步进电机二 4-1同样通过齿轮传动控制机械臂三4-2的运动方向，机械臂三4-3的伸缩运动是液压控制，机械臂三4-3和步进电机三5-1连接。
[0023]如图5和图6所示，末级伸缩臂5包括连接在机械臂四4-3上的步进电机三5_1，步进电机三5-1连接活塞5-2，活塞5-2通过铰链结构连接机械手6。机械手6的张开主要是由步进电机二 5_1控制。当机械手6抓取图书时，步进电机二 5_1驱动活塞5_2往内部运动，拉动铰链5-6往后运动，铰链5-6拉动杆件运动，铰链5-5-1和铰链5-5-2往中间合拢，同时铰链5-4-1和铰链5-4-2合拢，使机械手6的卡爪合并，抓取图书。铰链5-3-1和铰链5-3-2可以使前面的支杆可以转动，来配合机械手6的抓紧和张开。铰链5-7使机械手6的卡爪固定在一起，同时保持旋转的自由度。
[0024]三级机械臂机构中，第一步进电通过齿轮传动实现一级伸缩臂的旋转，一级伸缩臂内部为液压机构，第一步进电机带动液压缸的液压油实现一级机械臂的伸缩功能；二级伸缩臂机构包括第二步进电机，第二步进电机电机和一级伸缩臂连接，可以在电机的驱动下伸缩和自由度内转动；三级伸缩臂是第三步进电机的作用下完成运动，机械手和伸缩臂相连接。机械臂和机械手6在PLC的控制下，协调的完成存取书的任务。
[0025]PLC控制小车的行走路线，车体内部电动机驱动车轮运动，车体左右两侧是存书抽屉2，存书抽屉2是三层结构，图书管理员可以批量的把借还回的书，放入存书抽屉2内部，智能小车可以一次性的把书带到书架，然后从存书抽屉2中取书，放回书架，增加了工作效率。
[0026]本发明的工作过程:
[0027]取书时，控制台发送所取书的磁条编码给智能存取小车，如图1，小车接收信号后传递给PLC控制器，PLC控制器发出命令，内部电机驱动小车到达图书所在位置，磁条扫描器扫描到图书位置，电动机控制机械臂的角度和液压控制机械臂的伸缩使机械手6移动到图书所在位置，如图5，末级伸缩臂内活塞往前移动，推动铰链机构使手抓张开，机械臂往前移动使书在两个卡爪之间，如图6，末级伸缩臂内活塞往后移动，推动铰链机构使手抓抓紧，取出书后放到存书抽屉2内，然后进行下一本书的抓取。图书上架时，管理员把所要上架图书全部放入存书抽屉2内部，磁条扫描器获取图书信息传送给PLC，PLC控制小车到达正确位置，存书抽屉2上的液压机构打开存书抽屉2，机械手6抓取存书抽屉2内部的图书，放到条码正确的位置。然后进行下一本书的上架。本发明主要运用电机驱动，液压控制，智能控制，铰链机构原理实现。
[0028]本发明PLC控制器接收来自工作台的命令，把所要存取的书目存入CPU内部，然后根据书目所在的书架位置，由PLC的编程程序驱动小车到达指定的目标，机械手臂上的编码扫描器，搜寻在书架上的编码，然后机械手把书放到指定的位置或在指定位置取书。
[0029]本发明有多个步进电机分别驱动各自的伸缩臂或机械手，机械臂的伸送是由步进电机带动液压缸内部液压油来实现。本发明不仅可以应用于图书馆领域，也可以应用在仓库或者无人超市。
【权利要求】
1.一种图书馆智能存取书小车，包括带有存书抽屉(2)的车体(1)，车体(I)内有发动机(7)和液压油罐(8)，其特征在于，所述车体(I)顶部通过机械臂连接机械手￠)，其中所述机械臂共有三级，一级伸缩臂(3)连接车体(I)顶部和二级伸缩臂(4)的一端，二级伸缩臂(4)的另一端连接末级伸缩臂(5)的一端，末级伸缩臂(5)的另一端连接机械手(6)，所述发动机(7)和液压油罐(8)连接PLC控制器，所述机械手(6)上安装有与PLC控制器相连接的图书条形码扫描器。
2.根据权利要求1所述的图书馆智能存取书小车，其特征在于，所述一级伸缩臂(3)包括步进电机一(3-1)，步进电机一(3-1)输出轴连接内齿轮(3-4)，内齿轮(3-4)与外齿轮(3-5)咬合，外齿轮(3-5)与机械臂一(3-2)焊接连接，机械臂二(3-3)在机械臂一(3_2)中由液压油控制伸缩，液压油由所述液压油罐(8)提供。
3.根据权利要求2所述的图书馆智能存取书小车，其特征在于，所述二级机械臂(4)包括连接在机械臂二(3-3)上的步进电机二(4-1)，步进电机二(4-1)通过内外齿轮传动结构连接机械臂三(4-2)控制其运动方向，机械臂四(4-3)在机械臂三(4-2)中由液压油控制伸缩，液压油由所述液压油罐(8)提供。
4.根据权利要求3所述的图书馆智能存取书小车，其特征在于，所述末级伸缩臂(5)包括连接在机械臂四(4-3)上的步进电机三(5-1)，步进电机三(5-1)连接活塞(5-2)，活塞(5-2)通过铰链结构连接机械手(6)。
5.根据权利要求1所述的图书馆智能存取书小车，其特征在于，所述存书抽屉(2)具有唯一编号，每个存书抽屉(2)连接一个单独的液压伸缩机构控制其开合，控制液压伸缩机构的步进电机连接所述PLC控制器。
【文档编号】B25J5/00GK104354155SQ201410534683
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】李明辉, 胡亚南 申请人:陕西科技大学